Uus odav vähitest leiab uriiniproovist üles 46 erineva vähi allkirjad

MIT-i insenerid on välja töötanud uue nanoosakeste anduri, mis võimaldab vähktõbe diagnoosida lihtsa uriinianalüüsi abil. Nanoosakesed (sinised) kannavad DNA vöötkoode (siksakilisi jooni), mida võivad lõhustada kehas vähiga seotud proteaasid (pac-mani kujundid). Pärast lõhustumist saab DNA vöötkoode tuvastada uriiniproovist. Foto: Courtesy of the researchers. Edited by MIT News.

Teadlased ja insenerid on välja töötanud uue nanoosakesi kasutava anduri, mis võimaldaks vähktõbe varakult diagnoosida lihtsa uriinianalüüsi abil. Andur suudab tuvastada paljusid erinevaid vähivalke, seda saab kasutada ka kasvaja tüübi või selle ravile reageerimise analüüsimiseks. Muuhulgas saab seda kasutada kasvaja tagasituleku ja metastaaside avastamiseks. 

Nanoosakesed on konstrueeritud nii, et kasvajaga kokkupuutudes tekitatakse lühikesed DNA järjestused, mis erituvad uriiniga. Nende DNA juppide kui «vöötkoodide» analüüsimine võib paljastada konkreetse patsiendi kasvaja tunnused. Test näeb välja kui pabeririba, mis sarnaneb kodus tehtava Covidi testiga. See peaks muutma testi taskukohaseks ja kättesaadavaks võimalikult paljudele patsientidele.

«Püüame teha uuendusi, tehes tehnoloogia kättesaadavaks madala ja keskmise ressursiga segmendile. Selle diagnostikavahendi paberile panemine on osa meie eesmärgist demokratiseerida diagnostika ja luua odavaid tehnoloogiaid, mis annavad teile kiire vastuse juba ravikohas,» ütleb Sangeeta Bhatia, Massachusettsi tehnoloogiainstituudi (MIT) terviseteaduste ja -tehnoloogia ning elektrotehnika professor. 

Laborihiirtega tehtud katsetes näitasid teadlased, et nad saavad andureid kasutada viie erineva kasvajates ekspresseeritud ensüümi aktiivsuse tuvastamiseks. Samuti näitasid nad, et nende lähenemisviisi saab laiendada, et eristada ühes proovis vähemalt 46 erinevat DNA vöötkoodi. 

DNA vöötkoodid

Juba mitu aastat on Bhatia labor väljatöötanud «sünteetilisi biomarkereid», mida saaks kasutada vähi diagnoosimiseks. See töö põhineb vereproovist vähi valkude või ringlevate kasvajarakkude tuvastamise kontseptsioonile. Kui sellised looduslikud biomarkerid on raskestileitavad vähese hulga tõttu, eriti vähi arengu varajases staadiumis, siis sünteetilisi biomarkereid saab kasutada veel väga väikeste kasvajate väga väikeste muutuste võimendamiseks.

Eelmises teadustöös lõi Bhatia nanoosakesed, mis suudavad tuvastada proteaasideks nimetatavate ensüümide aktiivsust, mis aitavad vähirakkudel oma algsest asukohast põgeneda või uutesse kohtadesse asuda, lõigates läbi rakuvälise maatriksi valke. Uue testi jaoks kasutatakse aga DNA vöötkoode, mida saab lugeda CRISPR-tehnoloogia abil.

Selleks pidid teadlased kasutama keemilist modifikatsiooni, mis kaitseb DNA vöötkoode veres lagunemise eest. Seda tehnoloogiat on juba kasutatud kaasaegsete RNA vaktsiinide stabiilsuse parandamiseks. 

Kui proovis on konkreetne DNA vöötkood, võimendub signaal nii, et seda saab pabertestil näha tumeda ribana.

Haiguse allkirjad

Hiirtega tehtud katsetes näitasid teadlased, et viit DNA vöötkoodi lugev test suudab täpselt eristada kasvajaid, mis tekkisid jämesoolevähi rakkude metastaseerumisel kopsudesse.  

«Meie eesmärk on luua haiguse allkirju ja näha, kas me saame kasutada neid vöötkoodiga paneele mitte ainult haiguse lugemiseks, vaid ka haiguse klassifitseerimiseks või erinevate vähitüüpide eristamiseks, » ütleb Liangliang Hao, endine MIT-i teadur, kes on nüüd Bostoni ülikooli biomeditsiinitehnika abiprofessor.

Teadlased eeldavad, et neil võib olla vaja kasutada enamat kui viit vöötkoodi, kuna patsientide kasvajad on väga erinevad. Selle eesmärgi saavutamiseks töötasid nad koos Harvardi ülikooli professori Pardis Sabeti juhitud rühmaga välja kiibi, mida saab kasutada kuni 46 erineva DNA vöötkoodi lugemiseks.

Sellist testimist saaks kasutada ka vähi mõõtmiseks ja analüüsimiseks, kui hästi patsiendi kasvaja ravile allub ja kas see on pärast ravi taastekkinud. Bhatia kaasasutatud ettevõte Glympse Bio on läbiviinud kuseteede diagnostika osakeste varasema versiooni 1. faasi kliinilised uuringud ja leidnud, et need on patsientidele ohutud.

Allikas: Massachusetts Institute of Technology